Optimal Feed-Forward Control for Robotic Transportation of Solid and Liquid Materials via Nonprehensile Grasp

要約

日常生活では、トレイ上の物体の向きを調整することで、物体の平衡を維持できることがよくあります。
この論文は、この観察に基づいて、移動する容器内でのスロッシングを抑制するために以前に提案した方法を拡張して、しっかりと掴まれずに単にトレイに置かれただけの物体をロボットで搬送するためのフィードフォワード制御アプローチを紹介します。
提案されたアプローチは、スムージングアクションとエンドエフェクターの再方向を組み合わせて、オブジェクトの滑りを防ぎます。
基準軌道ジェネレータとロボット制御の間のプラグイン要素として既存のロボット システムに統合できます。
特に未知の基準信号を扱う場合に、提案された方法の有効性を実証するために、それらを直接遠隔操作スキームに埋め込みます。
このスキームでは、ユーザーは自由空間で手を動かすだけでトレイを運ぶロボットに命令し、手の 3D 位置はモーション キャプチャ システムによって検出されます。
さらに、ポイントツーポイントモーションの場合、同じフィードフォワード制御は、目的のゴール位置を表すステップ入力が供給されると、速度と加速度の制約に準拠する最小時間基準軌道を動的に生成するため、スロッシングやスリップを回避します。
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詳細と付属のビデオは、https://sites.google.com/view/robotwaiter/ でご覧いただけます。

要約(オリジナル)

In everyday life, we often find that we can maintain an object’s equilibrium on a tray by adjusting its orientation. Building upon this observation and extending the method we previously proposed to suppress sloshing in a moving vessel, this paper presents a feedforward control approach for transporting objects with a robot that are not firmly grasped but simply placed on a tray. The proposed approach combines smoothing actions and end-effector re-orientation to prevent object sliding. It can be integrated into existing robotic systems as a plug-in element between the reference trajectory generator and the robot control. To demonstrate the effectiveness of the proposed methods, particularly when dealing with unknown reference signals, we embed them in a direct teleoperation scheme. In this scheme, the user commands the robot carrying the tray by simply moving their hand in free space, with the hand’s 3D position detected by a motion capture system. Furthermore, in the case of point-to-point motions, the same feedforward control, when fed with step inputs representing the desired goal position, dynamically generates the minimum-time reference trajectory that complies with velocity and acceleration constraints, thus avoiding sloshing and slipping. More information and accompanying videos can be found at https://sites.google.com/view/robotwaiter/

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